Nevronale mekanismer for menneskelig episodisk hukommelse

Den raske dannelsen av nye minner og tilbakekalling av gamle minner for å informere beslutninger er avgjørende for menneskelig erkjennelse, men de underliggende nevrale mekanismene forblir dårlig forstått. Det langsiktige målet med denne forskningen er en forståelse av menneskelig hukommelse på kretsnivå for å muliggjøre utvikling av nye behandlinger for de ødeleggende effektene av hukommelsesforstyrrelser. Studieeksperimentene utnytter den sjeldne muligheten til å registrere in vivo fra menneskelige enkeltnevroner samtidig i flere hjerneområder hos pasienter som gjennomgår behandling for medikamentresistent epilepsi. Det overordnede målet er å fortsette og utvide et multiinstitusjonelt (Cedars Sinai/Caltech, Johns Hopkins, U Toronto, Children's/Harvard, UC Denver, UCSB), integrert og tverrfaglig team. I fellesskap har etterforskerne ekspertisen og pasientvolumet til å teste nøkkelspådommer på det nevrale substratet til menneskelig hukommelse. Studien vil bruke en kombinasjon av (i) in-vivo-opptak hos mennesker med våken oppførsel som vurderer minnestyrke gjennom konfidensvurderinger, (ii) fokal elektrisk stimulering for å teste kausalitet, og (iii) beregningsanalyse og modellering.

Disse teknikkene vil bli brukt for å undersøke tre overordnede hypoteser om mekanismene til episodisk hukommelse. For det første å bestemme rollen til vedvarende nevronal aktivitet i å oversette arbeidsminner til langsiktige deklarative minner (Mål 1). For det andre å bestemme hvordan deklarative minner blir oversatt til beslutninger (Mål 2). For det tredje, å undersøke hvordan hendelsessegmentering, tidsmessig binding og gjeninnsetting under tidsmessig utvidet opplevelse letter episodisk hukommelse.

De forventede resultatene av dette arbeidet er en enestående karakterisering av hvordan episodiske minner dannes, hentes og brukes til beslutninger, og hvordan tidsmessig utvidede opplevelser segmenteres for å danne distinkte, men koblede episoder. Dette arbeidet er betydelig fordi det beveger seg utover en "deleliste" av nevroner og hjerneområder ved å teste kretsbaserte hypoteser ved samtidig å registrere enkeltnevroner fra flere frontale kortikale og subkortikale temporallappområder hos mennesker som danner, erklærer og beskriver minnene deres. . Det foreslåtte arbeidet er uvanlig nyskapende fordi det kombinerer enkelt-nevronopptak i flere områder i oppførende mennesker, utvikler nye metoder for ikke-invasiv lokalisering av implanterte elektroder og elektrisk stimulering og direkte tester langvarige teoretiske spådommer om rollen til bevisakkumulering i minnet. henting.

En annen betydelig innovasjon er studieteamet, som kombinerer pasientvolumet og ekspertisen til flere store sentre for å utnytte de sjeldne nevrokirurgiske mulighetene som er tilgjengelige for direkte å studere det menneskelige nervesystemet. Denne innovative tilnærmingen tillater undersøkelse av mekanismer på kretsnivå for menneskelig hukommelse som ikke kan studeres ikke-invasivt hos mennesker eller i dyremodeller. Denne integrerte tverrfaglige kombinasjonen av menneskelig in-vivo enkelt-nevron fysiologi, atferd og modellering vil bidra betydelig til forståelsen av kretsløpene og mønstrene for nevral aktivitet som gir opphav til menneskelig hukommelse, som er et sentralt mål for menneskelig nevrovitenskap i generelt og BRAIN-initiativet spesielt.